300 MW機組鍋爐配燒印尼煤的運行與經(jīng)濟性分析

胡楊萍

（廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建廈門361026）

300 MW機組鍋爐配燒印尼煤的運行與經(jīng)濟性分析

胡楊萍

（廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建廈門361026）

近年來，由于煤價的上漲，迫使許多大型燃煤發(fā)電廠燃用進口劣質(zhì)煤。將印尼煤和中煤混配進行了燃燒試驗，對鍋爐的運行經(jīng)濟性以及檢修、停爐時間、廠用電等因素造成的費用變化進行了計算分析，結(jié)果顯示燃燒劣質(zhì)煤帶來的檢修、廠用電等費用的增加明顯小于混配煤帶來的效益，即混配燃燒具有良好的經(jīng)濟性。

鍋爐；燃煤；印尼煤；配燒；經(jīng)濟性

在煤炭價格居高不下和電價受控的大環(huán)境下，火力發(fā)電廠經(jīng)濟效益普遍受到很大影響，其中燃煤成本在發(fā)電廠總運營成本中占70%左右。為了控制發(fā)電成本，某發(fā)電廠使用價格相對便宜的印尼煤摻燒，以降低煤炭成本。

為探索與設(shè)計煤種參數(shù)相差較遠(yuǎn)的印尼煤摻燒方式，通過選擇不同方式的摻燒試驗，以衡量摻燒印尼煤對鍋爐經(jīng)濟運行和維護成本的影響。通過現(xiàn)場試驗、煤質(zhì)比較和配燒期間鍋爐輔助系統(tǒng)維護成本變化分析，掌握了摻燒印尼煤鍋爐的運行特性和鍋爐輔助系統(tǒng)設(shè)備維護經(jīng)驗，為鍋爐摻燒印尼煤提供了合理運行方式和維護手段。

1 鍋爐設(shè)備簡介

某發(fā)電廠4臺300 MW機組的鍋爐均為上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界中間再熱控制循環(huán)汽包爐，一期1，2號鍋爐型式SG－1025/18．3－M832，二期3，4號鍋爐型式SG－1025/17．47－M895，4臺鍋爐均采用燃燒器擺動及混合式噴水減溫、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒、正壓直吹制粉系統(tǒng)，固態(tài)間斷排渣、海水全煙氣脫硫、選擇性催化劑還原法煙氣脫硝。每臺鍋爐設(shè)計5臺碗式彈簧加載磨煤機，型號為HP863，在設(shè)計煤種下，最大給料粒度38 mm，最大空氣流量63 834 kg/h，一、二期設(shè)備最大出力（R75=25%）分別為44．054 t/h，48．10 t/h，額定工況時，4臺磨煤機運行，1臺備用。

鍋爐設(shè)計煤種為山西晉北煙煤，常用煤種為中國中煤能源集團的煤種（簡稱中煤），軟化溫度1 200℃左右，Qnet（低位發(fā)熱量）為15．49～20．90 MJ/kg，Aar（收到基灰分）4．60%～26．51%，Mar（收到基水分）8．10%～21．90%，Vdaf（干燥無灰基揮發(fā)分）27．95%～35．43%。1，2號鍋爐熱效率設(shè)計值93．40%，3，4號鍋爐熱效率設(shè)計值92．87%。

2 中煤和印尼煤煤質(zhì)情況

表1為中煤和印尼煤的煤質(zhì)分析比較，由表1可知，印尼煤主要特點是：全水分偏大，影響了制煤系統(tǒng)的干燥出力，磨煤機出力受到限制；揮發(fā)分偏高和灰熔點相對較低，煤粉管爆燃機率增多，影響了設(shè)備運行的安全性；發(fā)熱量大幅偏離設(shè)計值，鍋爐的經(jīng)濟性受到影響；含硫量較低，有利于降低脫硫電耗。

表1 中煤與印尼煤的煤質(zhì)分析

特別應(yīng)注意的是：由于印尼煤礦點多、煤質(zhì)復(fù)雜且無法全過程監(jiān)控等因素影響，在煤質(zhì)工業(yè)分析數(shù)據(jù)正常的情況下，曾發(fā)生卸煤機無法卸煤、粘堵，磨煤機無法研磨、最大出力僅為17 t/h的情況。

3 燃煤配燒措施

印尼煤煤質(zhì)波動較大和偏離設(shè)計煤種較多，鍋爐運行參數(shù)發(fā)生了較為明顯的變化。為提高印尼煤的摻燒安全性和經(jīng)濟性，成立燃煤摻配小組，出臺防粘堵、防自燃、混配上煤、運行調(diào)整、設(shè)備維護、消防預(yù)防制度。定期召開專題會議，協(xié)調(diào)、總結(jié)、完善摻配摻燒措施。

機組還進行了鍋爐印尼煤燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗，采用爐前預(yù)混和分倉配燒印尼煤，鍋爐熱效率相當(dāng)，兩種方式均可采用。由于爐前預(yù)混需雙路輸煤皮帶運行，且磨制印尼煤的磨煤機出口溫度偏低，采用了分倉配燒方式，具體措施如下：

（1）燃用印尼煤的制粉系統(tǒng)應(yīng)保持連續(xù)運行，若故障停運應(yīng)盡快修復(fù)，防止積粉自燃。

（2）每班檢測煤倉壁溫2次，監(jiān)視煤倉防止自燃。

（3）若制粉系統(tǒng)連續(xù)運行超過10天以上時，進行定期空磨吹掃10 min以上，清除制粉系統(tǒng)死角積粉，根除爆燃條件。

（4）燃用印尼煤的磨煤機出口折向擋板開度調(diào)整到4檔，維持適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度。

（5）磨煤機熱風(fēng)出力不足時，增加磨煤機運行臺數(shù)，防止煤粉堵磨。

（6）若發(fā)現(xiàn)石子煤帶火星，經(jīng)調(diào)整煤量風(fēng)量仍無法消除時，應(yīng)停運磨煤機清空石子煤后再啟動運行。

4 燃煤配燒運行試驗

為積累運行經(jīng)驗，將印尼煤與中煤分別按1∶1，1．5∶1，2∶1的比例混合進行燃煤配燒運行試驗。煤質(zhì)分析見表2，試驗工況的主要參數(shù)見表3。

從試驗過程及燃燒情況來看，印尼煤與中煤1∶1混配摻燒符合機組運行常態(tài)，機組滿負(fù)荷（300 MW）只需4套制粉系統(tǒng)，機組煤耗指標(biāo)未出現(xiàn)異常，該方式可在今后的機組運行中長期采用。

1．5∶1混配后的給煤量與1∶1混配情況相比，在典型試驗工況下給煤量增大2．8～6．4 t，理論發(fā)電煤耗增大3．68～7．76 g/kWh。由于鍋爐設(shè)計Qnet為22．44 MJ/kg，而入爐熱值偏離設(shè)計值較多，對其經(jīng)濟性有一定影響，機組300 MW負(fù)荷下煤耗偏高與主汽溫度低、機組真空相對降低有關(guān)。該混配比例及燃燒方式仍可在今后的機組運行中采用。

2∶1混配燃燒時，機組300 MW負(fù)荷給煤量達(dá)到147 t/h，需5臺磨煤機運行，考慮到一方面輔機電耗有所增加，另一方面無備用制粉系統(tǒng)，加上排煙溫度升高和發(fā)電煤耗指標(biāo)異常波動等因素，在長時間連續(xù)滿負(fù)荷工況下，不宜采用該配燒方式。

5 檢修成本變化

印尼煤煤質(zhì)較差，全面增加了鍋爐輔機的負(fù)荷，縮短了檢修間隔時間，對各主要設(shè)備的影響如下。

表2 印尼煤與中煤混配后的煤質(zhì)分析

5.1 制粉系統(tǒng)

磨煤機自燃用印尼煤以來，缺陷大幅度增加，主要原因是燃煤可磨系數(shù)降低，導(dǎo)致磨煤機堵煤和磨煤機內(nèi)部部件磨損加劇，具體情況為：

（1）磨煤機刮板每年更換1次，每臺機組每年更換最多6套；燃用印尼煤后，磨煤機刮板每年需更換2次，每臺機組每年更換約12～15套，費用增加約2．5倍。

（2）磨煤機2年更換1次磨碗襯板，每臺機組每年最多更換1套磨碗襯板；燃用印尼煤后，每臺機組每年需更換2～3套磨碗襯板，尤其是B與C磨每年都需更換，費用增加約3倍。

（3）每年只需對磨損量大的磨輥進行堆焊處理；燃用印尼煤后，每臺機組每年需要堆焊更新約12～15個磨輥，費用增加約3倍。

（4）鋼玉材質(zhì)粉管彎頭使用年限約8年；燃用印尼煤后，使用年限降至約3年。

（5）磨煤機內(nèi)部的內(nèi)錐體、頂部襯板磨損也存在不同程度磨損量加大的問題。

5.2 石子煤系統(tǒng)

每年只需在檢修期間根據(jù)檢查使用情況對出料閥進行更換或維修；燃用印尼煤后，經(jīng)常需要在運行過程中根據(jù)現(xiàn)場情況不定期更換。

5.3 噴燃器

燃用印尼煤后在歷次的停爐檢查中，發(fā)現(xiàn)噴燃器磨損有所增加，煤粉噴嘴更換較多，1年更換噴嘴20個，而原1年才3個，其他磨損及燒損部件本著節(jié)約的原則，在檢修中盡量給予修補，但噴燃器的檢修費用有所增加。

5.4 輸煤系統(tǒng)

由于混配印尼煤后的燃煤使卸煤輸煤系統(tǒng)粘堵、落煤管堵煤、儲存及制煤系統(tǒng)自燃的機率大大增加，輸煤系統(tǒng)檢修及日常維護費用增加了4．65%。

6 對生產(chǎn)成本的影響

2011年發(fā)電廠采購了95萬t印尼煤，相比同期國內(nèi)市場煤價，節(jié)約采購費用（含稅）約8 600萬，但增加了輔機的檢修費用。

6.1 配煤后的正面經(jīng)濟性評估

同樣是300 MW的工況，印尼煤（取中等熱值，約20．0 MJ/kg）與中煤1∶1混配摻燒時機組滿負(fù)荷發(fā)電標(biāo)煤耗約為313．6 g/kWh。如果印尼煤的標(biāo)煤價格是915元/t，中煤的標(biāo)煤價格是1 018元/t，混配后的標(biāo)煤價格約為966元/t，發(fā)電煤成本約為0．303元/kWh；在250 MW的工況下，印尼煤與中煤1∶1混配后的發(fā)電煤成本約為0．305元/kWh。全燒中煤時，通常機組滿負(fù)荷時的標(biāo)煤耗約為310 g/kWh，如果按每年機組滿負(fù)荷運行5 000 h計算，1∶1混配印尼煤后每臺機組每年節(jié)約1 896萬元左右。

6.2 劣質(zhì)煤的負(fù)面經(jīng)濟性評價

6.2.1 檢修費用

對于不同的煤種，尤其在不能長時間穩(wěn)定燃用相同煤種的情況下，檢修費用的變化難以計算，因此根據(jù)以往不同煤種的數(shù)據(jù)進行估算是一種簡單可行的方法。通過統(tǒng)計，每年滿負(fù)荷運行5 000 h（以下均取此值估算）的情況下，煤的熱值從設(shè)計值每下降10%，檢修費用增加約8%，其中鍋爐與輸煤系統(tǒng)的平均檢修費用按1 000萬元/年計算，這個數(shù)據(jù)由于煤質(zhì)等情況的不同而有所變化，應(yīng)盡量采用計算時所在工況的數(shù)據(jù)，每年的檢修費用大約增加100萬元。但這種變化在短時間內(nèi)難以發(fā)現(xiàn)，即使磨損速度加快，有些部件短時間內(nèi)也可能沒有達(dá)到需要更換的程度。而且不同的部件在不同的時間更換，給統(tǒng)計帶來了困難。

表3 試驗工況參數(shù)

6.2.2 停爐次數(shù)

因為停爐檢修時間的增加，會使機組運行時間減少。雖然在機組運行階段檢修工作量的增加并不會造成機組運行時間減少，但是煤種劣化通常會導(dǎo)致停爐檢修時間的增加。根據(jù)以往不同煤種的數(shù)據(jù)進行估算，煤的熱值從設(shè)計值每下降約10%，停爐檢修的時間保守估算增加約5天/年（未計及因額外磨損、爆管等造成的停爐）。以發(fā)電量收益為0．05元/kWh計算，每臺機組每天的發(fā)電收益約36萬元，5天停機損失180萬元。

6.2.3 廠用電

煤種劣化通常會導(dǎo)致廠用電的增加，例如輸煤、磨煤、風(fēng)機電耗的增加。根據(jù)以往不同煤種的數(shù)據(jù)進行估算，通常煤的熱值從設(shè)計值每下降10%，廠用電率增加約0．3%，每年多耗電4 950 MWh，以電價為0．5元/kWh計算，每年增加的費用為247．5萬元。由于煤的熱值下降，可能需要增開磨煤機（通常煤的熱值低于設(shè)計值的15%左右，需要增開1臺磨煤機），增開1臺磨煤機增加廠用電率約0．1%，每年增加的費用為82．5萬元。

通過以上分析可以知道，燃用印尼煤具有一定的經(jīng)濟性，同時檢修、廠用電等費用也會增加，但是通常這些費用明顯小于煤價帶來的影響。

機組經(jīng)濟性與煤種混配的比例有關(guān)，通過良好的燃燒調(diào)整，能夠使印尼煤占比較高的情況下獲得良好的燃燒經(jīng)濟性。

7 結(jié)語

對印尼煤和中煤混配燃燒的鍋爐運行經(jīng)濟性以及檢修、停爐時間、廠用電等因素造成的費用變化的計算分析，顯示混配燃燒具有良好的經(jīng)濟性，燃燒劣質(zhì)煤帶來的檢修、廠用電等費用的增加明顯小于混配燃燒帶來的效益。但是分析結(jié)論僅限于特定的機組和煤質(zhì)，還不能說明可以大量混配劣質(zhì)煤。由于未對混配煤的安全性進行評估，加上資料的缺乏和煤質(zhì)的多變，這方面的評估存在困難，不過劣質(zhì)煤占比高后，安全性下降是事實，因此混配煤燃燒應(yīng)該在保證安全性的情況下進行。

[1]范從振．鍋爐原理[M]．北京：中國電力出版社，2001．

[2]容鑾恩，袁鎮(zhèn)福．電站鍋爐原理[M]．北京：中國電力出版社，1997．

（本文編輯：陸瑩）

Operation and Economical Efficiency Analysis of Mixed Firing Indonesian Coal in 300 MW Units

HU Yang-ping
（Xiamen Huaxia International Power Development Co．，Ltd．，Xiamen Fujian 361026，China）

In recent years，many domestic large coal-fired power plants have to use imported inferior coals due to rise in coal prices．The paper brings forward testes for mixed-firing Indonesian with chinese coals to calculate cost change due to changes of such factors as economical efficiency of the operation of boilers for which Indonesian coal and domestic coal are blended,maintenance,duration of boiler shutdown and auxiliary power．The increased cost of maintenance and auxiliary power due to inferior coals is significantly less than the benefit from the blended coals，and hence it is concluded that the mixed-firing can acquire favorable economical efficiency．

boiler；fuel coal；Indonesian coal；mixed-firing；economical efficiency

TK227

：B

：1007－1881（2013）05－0053－04

2013-02-26

胡楊萍（1962-），女，江蘇睢寧人，工程師，從事發(fā)電廠工程造價評估工作。